KRANK MĠLĠ KOL YATAĞI MUYLUSUNUN BURULMA DURUMU ĠÇĠN ZAMANA BAĞLI, DÖRT BOYUTLU ANALĠZĠ

Bu bölümde krank mili mukavemet hesaplamaları için kullanılan 4 boyutlu model kullanılarak kol yatağı muylusunun üzerinde bulunan gerilmeler hesaplanmıĢtır. Genel olarak kol yatağı muylusu üzerinde oluĢan maksimum gerilme yatak muylusunun ana muyluya yakın olan radyusunun alt kısmında görülmüĢtür.

Kol yatağı muylusunun çapı ∅ 69,76 mm‟dir. Eksantrik geometrisi sebebiyle ana yatak muylusundan daha az gerilme taĢımakta ancak bu karĢılık daha dar çapa sahip olduğundan ana yatağa yakın gerilmelere maruz kalmaktadır.

AĢağıda kol yatağı muylusu ve ana yatak muylusu gerilmelerinin hesaplandığı 4 boyutlu yalnız burulma modelinin görünümü verilmiĢtir.

ŞEKİL 66 : Krankın 4 boyutlu burulma modelinin MSC.Adams ortamındaki görünümü. (Eğilme gerilmesi oluşturmaması için biyeller ve pistonlar modele dahil edilmemiştir).

OluĢturulmuĢ olan modelde yine yalnızca burulma gerilmelerinin incelenebilmesi için krank miline ana yatak muylularından moment, aralarında 13.3 mili saniye zaman farkı bulunarak tatbik edilmiĢtir. AĢağıda 1-3-4-2 ateĢleme sırasına uygun olarak uygulanmıĢ döndürme momenti değerleri ve bu momentler etkisinde çalıĢmakta olan ve ilk hızsız çalıĢmaya baĢlatılmıĢ olan krankın açısal hızının zamanla değiĢimi görülebilir. Modele ana yatak muylularından ters yönde moment tatbik edilmemiĢtir. Model içinde zaten volanın bulunması ve burumla momentinin sağladığı enerjiyi volanın kendi üzerine alması kendiliğinden bu ters direnç etkisini gerçekleĢtirmiĢtir.

GRAFİK 40 : Döndürme momenti değerleri ve açısal hız değişimi.

Elde edilen sonuçlar statik hesaplamalardan oldukça farklı çıkmıĢ ve krank mili gibi dinamik etkiler altında çalıĢan bir eleman için yalnızca statik bir hesaplama yapmanın yetersiz olacağı tahminleri doğrulanmıĢtır. AĢağıda 4 boyutlu modelden elde edilmiĢ gerilme dağılımları gösterilmiĢtir.

ŞEKİL 67 : Yalnız burulmaya maruz krank mili üzerinde 1275 derece krank açısı konumundaki (1. Pistonun ikinci kez ateşlemesi anı) vonMisses gerilme dağılımı.

ŞEKİL 68 : Yalnız burulmaya maruz krank mili üzerinde 930 derece krank açısı konumundaki (3. Pistonun ikinci kez ateşlemesi anı) vonMisses gerilme dağılımı.

ŞEKİL 69 : Yalnız burulmaya maruz krank mili üzerinde 1095 derece krank açısı konumundaki (4. Pistonun ikinci kez ateşlemesi anı) vonMisses gerilme dağılımı.

ŞEKİL 70 : : Yalnız burulmaya maruz krank mili üzerinde 735 derece krank açısı konumundaki (2. Pistonun ikinci kez ateşlemesi anı) vonMisses gerilme dağılımı.

Resimlerden de anlaĢılmaktadır ki burulma durumu için en solda bulunana bir numaralı ana yatak muylusu ve ona komĢu kol yatağı muylusu her ateĢleme sırasında gerilme ektisi altında kalmaktadır. Böylece krank üzerinde en kritik bölgenin 1. ana yatak muylusu ve 1. Kol yatağı muylusu olduğu görülmektedir.

ŞEKİL 71 : Yalnız burulmaya maruz krank mili üzerinde 735 derece krank açısı konumundaki (1. Pistonun ikinci kez ateşlemesi anı) vonMisses gerilme dağılımı (ana yatak muylusu ve kol yatağı muylusu detay gösterim).

Buna göre krank mili ana yatağı muylusu üzerindeki burulma momenti kaynaklı maksimum gerilme değeri 97.0 (N/mm2) olarak bulunmuĢtur. AĢağıda bu değerin krank mili açısına bağlı olarak değiĢimi gösterilmiĢtir. Bu hesaplamada krank mili 1500 derece (2 tur) döndürülmüĢtür ve toplam analiz süresi 0.1 saniyedir.

GRAFİK 41 : Yalnız burulmaya maruz krank milinin kol yatağı muylusu üzerindeki vonMisses gerilmesinin krank açısına bağlı değişimi.

Burulma durumu için yapılan incelemelerde daha önce de belirtildiği gibi 1723,23 Nm döndürme momenti yerine 2176,37 Nm moment tatbik etmek daha doğru bir yaklaĢım sağlayacağından aĢağıda 2176,37 Nm değerine göre hesaplatılmıĢ gerilme grafikleri verilmiĢtir. Bu durumda yalnız burulma durumu için kol yatağı muylusu raydusu üzerindeki gerilme değeri 121.3 (N/mm2) olarak bulunmuĢtur. (Grafik 42)

GRAFİK 42 : 2176 Nm ile burulan krank mili kol yatağı muylusu üzerindeki vonMisses gerilmesinin krank açısına bağlı değişimi.

Burulma ve eğilme durumlarındaki gerilmelerin toplanabilmesi ve yorulma

hesaplarında faydalanılabilmesi adına ortalama gerilme değeri bileĢenlerinin her yönde ayrı ayrı gösterilmesinde fayda görülmüĢtür. AĢağıda normal ve kayma yönlerindeki gerilme bileĢenleri krank açsına bağlı olarak çizdirilmiĢtir.

GRAFİK 43 : 2176 Nm ile burulan krank mili kol yatağı muylusu üzerindeki normal gerilmelerin krank açısına bağlı değişimi.

Açıkça görülmektedir ki, ana yatak muylusu raydusu üzerinde oluĢan gerilme değerinde baskın olarak X ve Y bileĢenlerinin etkisi bulunmaktadır. Burada X yönü krank mili eksenel doğrultusunu, Y yönü silindir ekseni doğrultusunu ve Z yönü sayfa düzlemine dik olan doğrultuyu göstermektedir. Bu yönler aĢağıdaki Ģekilde detaylandırılmıĢtır.

GRAFİK 44 : 2176 Nm ile burulan krank mili kol yatağı muylusu üzerindeki kayma gerilmelerinin krank açısına bağlı değişimi.

Kayma yönlerindeki gerilmeler ise normal gerilmelerden daha yüksek mertebelerde bulunmuĢtur. Bir baĢka önemli tespit ise burulma durumu için kayma gerilmesi değiĢimi R=0 yani çek-bırak Ģeklindedir. En yüksek kayma gerilmesi bileĢeni ZX düzleminde maksimum değeri 59.2 (N/mm2) değerinde çıkmıĢtır. Bunu krank mili eksenine dik düzlem olan YZ düzlemi takip etmiĢtir. XY düzlemindeki kayma bileĢeni ise beklendiği üzere oldukça düĢük bir mertebede kamıĢtır.

GRAFİK 45 : 2176 Nm ile burulan krank mili kol yatağı muylusu üzerindeki ortalama kayma gerilmelerinin krank açısına bağlı değişimi.

Bu aĢamada bulunan gerilme değerleri daha sonra kullanılmak üzere aĢağıda detaylandırılmıĢtır.

Krank Miline 2176 Nm Burulma Momenti Etkisi Sonucunda Kol Yatağı Muylusu Üzerinde oluĢan Gerilme BileĢenleri

ÇİZELGE 14 : Krank miline 2176 Nm burulma momenti etkisi sonucunda kol yatağı muylusu üzerinde oluşan gerilme bileşenleri

Düğüm Noktası 7669

Gerilme

Bileşeni _{Maksimum Gerilme} Değeri (MPa)

Maksimum Gerilme Anındaki Krank Açısı (drc)

735 derece Krank Açısındaki Gerilme Değeri (MPa)

18.0 380 -5.6 13.4 380 -5.3 8.8 961 0.0 11.5 961 -4.4 -36.5 380 -33.2 -59.2 380 -54.0 121.3 380 110.2 69.9 380 63.4

4.4.3 KRANK MĠLĠ KOL YATAĞI MUYLUSU MUKAVEMETĠNĠN EĞĠLME